【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?0? 取 。 前后軸制動(dòng)力矩分配系數(shù) b 根據(jù)所給定的同步附著系數(shù) 0? 由公式 L hL g02 ?? ?? （ 2— 1） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 滿載時(shí) ????? 制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩 由輪胎與路面附著系數(shù)所決定的后軸最大附著力矩。由公式： ?? )( 12 gqhLLGF ?? （ 2— 2） ege rqhLLGrFM ?? )( 12m a x2 ??? （ 2— 3） 式中 ? — 該車所能遇到的最大附著系數(shù) =； Q — 制動(dòng)強(qiáng)度； er — 車輪有效半徑； max2M — 后軸最大制動(dòng)力矩； G — 汽車滿載質(zhì)量； L — 汽車軸距 其中 )( )( 01 1 ???? ????? ghL Lq ??? mNrqhLLGrFM ege / )(3005)( 12m a x2 ?????????? ?? 本章小結(jié) 本章介紹了制動(dòng)器結(jié)構(gòu)方案的確定及 盤式、鼓式制動(dòng)器的主要分類，制動(dòng)器主要參數(shù)及選擇，制動(dòng)力矩分配系數(shù)、同步附著系數(shù)及制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 盤式制動(dòng)器的主要參數(shù)確定 制動(dòng)盤直徑 D 制動(dòng)盤直徑 D 希望盡量大些，這時(shí)制動(dòng)盤的有效半徑就得以增大，就可以降低制動(dòng)鉗的夾緊力，降低摩擦襯塊的單位壓力和工作溫度。但制動(dòng)盤直徑 D受輪輞直徑的限制。通常，制動(dòng)盤的直徑 D 選擇為輪輞直徑的 70%～ 79%，而總質(zhì)量大于 2t 的汽車應(yīng)取其上限。 本設(shè)計(jì)的盤式制動(dòng)器是 輕型載貨汽車盤式制動(dòng)器 設(shè)計(jì) 。因輪輞直徑為 16英寸，換算后為 ,則 D 取 =321mm 。 制動(dòng)盤厚度 h 制動(dòng)盤厚度直接影響著制動(dòng)盤質(zhì)量和工作時(shí)的溫升。為使質(zhì)量不致太大，制動(dòng)盤厚度應(yīng)取得適當(dāng)小些；為了降低制動(dòng)工作時(shí)的溫升，制動(dòng)盤厚度又不宜過(guò)小。制動(dòng)盤可以制成實(shí)心的，而為了通風(fēng)散熱，又可在制動(dòng)盤的兩工作面之間鑄出通風(fēng)孔道。通常，實(shí)心制動(dòng)盤厚度可取為 10mm～ 20mm；具有通風(fēng)孔道的制動(dòng)盤的兩工作面之間的尺寸，即制動(dòng)盤的厚度取為 20mm～ 50mm，但多采用 20mm～ 30mm。 本設(shè)計(jì)采用 通 風(fēng) 制動(dòng)盤， 厚度 取 20mm。 摩擦襯片內(nèi)半徑 1R 與外半徑 2R 推薦摩擦襯塊的外半徑 2R 與內(nèi)半徑 1R 的比值不大于 。若此比值偏大，工作時(shí)摩擦襯塊外緣與內(nèi)緣的周圍速度相差較大，則其磨損就不會(huì)均勻，接觸面積將減小，最終會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)力矩變化大。 初選外徑略小于制動(dòng)盤直徑 故選1R =100mm， 2R =150m。 摩擦襯片工作面積 A 推薦根據(jù)制動(dòng)摩擦襯塊單位面積占有汽車質(zhì)量在 ～ 圍內(nèi)選取。 因汽車質(zhì)量為 3005kg，則取一個(gè)制動(dòng)器的摩擦 襯 塊的工作面積 為 120 cm2。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 盤式制動(dòng)器的主要零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 制動(dòng)盤 制動(dòng)盤一般用珠光體灰鑄鐵制成，或者添用 Cr， Ni等的合金鑄鐵制成。其結(jié)構(gòu)形狀有平板形和禮帽形兩種。后一種的圓柱部分長(zhǎng)度取決于布置尺寸。 制動(dòng)盤在工作時(shí)不 僅承受著制動(dòng)塊作用的法 向 力和切向力，而且承受著熱負(fù)荷。為了改善冷卻效果，鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤有的鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤，這樣可以大大的增加散熱面積，降低溫升約 20%～ 30%，但盤的整體厚度較厚。 重型貨車制動(dòng)盤 其厚度在 20mm～ 之間。而一般不帶通風(fēng)槽的制動(dòng)盤，其厚度約在 10mm～ 13mm 之間。 制動(dòng)盤的工作表面應(yīng)光潔平整，制造時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制表面的跳動(dòng)量、兩側(cè)表面的平行度（厚度差）及制動(dòng)盤的不平衡量。 本設(shè)計(jì)制動(dòng)盤厚度選為 20mm。 制動(dòng)鉗 制動(dòng)鉗由可鍛鑄鐵 KTH370— 12 或球墨鑄鐵 QT400— 18 制造，也有用輕合金制造的，例如用 鋁 合金壓鑄?？勺龀烧w的，也可做成兩半并由螺栓連接。其外緣留有開口，以便不必拆下制動(dòng)鉗便可檢查或更換制動(dòng)塊。制動(dòng)鉗應(yīng)有高的強(qiáng)度和剛度。一般多在鉗體加工中加工出制動(dòng)油缸，也有將單獨(dú)制造的油缸裝嵌入鉗體中的。鉗盤式制動(dòng)器油缸直徑比鼓式制動(dòng)器中的油缸大的多，轎車鉗盤式制動(dòng)油缸的直徑最大可達(dá) （單缸）或 （雙缸），客車和貨車可達(dá) （單缸）或 （雙缸）。為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，多將杯形活塞的開口端頂靠制動(dòng)塊的背 板。有的將活塞開口端部切成階梯狀，形成兩個(gè)相對(duì)且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。活塞由鑄鋁合金制造或由鋼制造。為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表面進(jìn)行鍍鉻處理。當(dāng)制動(dòng)鉗體由鋁合金制造時(shí)，減少傳給制動(dòng)液的熱量則稱為必須解決的問(wèn)題。為此，應(yīng)減小活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積，有時(shí)也可采用非金屬活塞。 制動(dòng)鉗在汽車上的安裝位置可在半軸的前方或后方。制動(dòng)鉗位于車軸前可避免輪胎甩出來(lái)的泥、水進(jìn)入制動(dòng)鉗，位于車軸后則可減少制動(dòng)時(shí)輪轂軸承的合成載荷。 本設(shè)計(jì)的制動(dòng)鉗位于車軸前。 制動(dòng)塊 制動(dòng)塊由背板和 摩擦襯塊構(gòu)成，兩者直接牢固地壓嵌或鉚接或粘結(jié)在一起。襯塊多為扇形，也有矩形正方形、正方形或長(zhǎng)圓形的?；钊麘?yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊的面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。制動(dòng)塊背板由鋼板制成。為了避黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 免制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給制動(dòng)鉗而引起制動(dòng)液汽化和減小制動(dòng)噪聲，可在摩擦襯塊與背板之間或在背板后粘（或噴涂）一層隔熱減震墊（膠）。由于單位壓力大和工作溫度高等原因，摩擦襯塊的磨損較快，因此其厚度較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，轎車和輕型汽車摩擦襯塊的厚度在 ～ 16mm 之間，中、重型汽車的摩擦襯塊的厚度在 14mm～ 22mm 之間。許多盤 式 制動(dòng)器裝有摩擦襯塊磨損達(dá)到極限時(shí)的報(bào)警裝置，以便能 及 時(shí)更換摩擦襯塊。 本設(shè)計(jì)摩擦塊厚度選為 12mm。 摩擦材料 制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；材料的耐磨性好，吸水率低，有較高的耐擠壓和耐沖擊性能；制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無(wú)害的摩擦材料。 目前在制動(dòng)器中廣泛采用著模壓材料，它是以石棉纖維為主并與樹脂粘結(jié)劑、調(diào)整摩擦性能的填充劑 (由無(wú)機(jī)粉粒及橡膠、聚合樹脂等配成 )與噪聲消除劑(主要成分為石墨 )等混合后，在高溫下模壓成型的。模壓材料的撓性較差，故應(yīng)按襯片或襯塊規(guī)格模壓，其優(yōu)點(diǎn)是可以選用各種不同的聚合樹脂配料，使襯片或襯塊具有不同的摩擦性能和其他性能。 另一種是編織材料，它是先用長(zhǎng)纖維石棉與銅絲或鋅絲的合絲編織成布，再浸以樹脂粘合劑經(jīng)干燥后輥壓制成。其撓性好，剪切后可以直接鉚到任何半徑的制動(dòng)蹄或制動(dòng)帶上。在 100℃ ～ 120℃ 溫度下，它具有較高的摩擦系數(shù) （ f≥ ），沖擊強(qiáng)度比模壓材料高 4～ 5倍。但耐熱性差，在 200℃ ～ 250℃ 以上即不能承受較 高的單位壓力，磨損加快。因此這 種材料僅適用于中型以下汽車的鼓式制動(dòng)器，尤其是帶式中央制動(dòng)器。 粉末冶金摩擦材料是以銅粉或鐵粉為主要成分（占質(zhì)量的 60％～ 80％），加上石墨、陶瓷粉等非金屬粉末作為摩擦系數(shù)調(diào)整劑，用粉末冶金方法制成。其抗熱衰退和抗水衰退性能好，但造價(jià)高，適用于高性能轎車和行駛條件惡劣的貨車等制動(dòng)器負(fù)荷重的汽車。 各種摩擦材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定值約為 ～ ，少數(shù)可達(dá) 。設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器時(shí)一般取 ～ 。選用摩擦材料時(shí)應(yīng)注意，一般說(shuō)來(lái)，摩擦系數(shù)愈高的材料其耐磨性愈差。 本設(shè)計(jì)的摩擦材料的摩 擦系數(shù)取 。 制動(dòng)輪缸 制動(dòng)輪缸為液壓制動(dòng)系采用的活塞式制動(dòng)蹄張開機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在車輪黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 制動(dòng)器中布置方便。輪缸的缸體由灰鑄鐵 HT250 制成。其缸筒為通孔，需鏜磨。活塞由鋁合金制造。活塞外端壓有鋼制的開槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部或端部接頭。輪缸的工作腔由裝在活塞上的橡膠密封圈或靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。多數(shù)制動(dòng)輪缸有兩個(gè)等直徑活塞；此盤式制動(dòng)器用一個(gè)單活塞制動(dòng)輪缸推動(dòng)。 制動(dòng)器間隙的調(diào)整方法 制動(dòng)盤與摩擦襯塊之間在未制動(dòng)的狀態(tài)下應(yīng)有工作間隙，以保證 制動(dòng)盤能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一般說(shuō)來(lái)，盤式制動(dòng)器的設(shè)定間隙為 ～ （單側(cè)為 ～）。此間隙的存在會(huì)導(dǎo)致踏板或手柄的行程損失，因而間隙量應(yīng)盡量小。 另外，制動(dòng)器在工作過(guò)程中會(huì)由于摩擦襯片或摩擦襯塊的磨損而使間隙加大，因此制動(dòng)器必須設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用一次調(diào)準(zhǔn)式間隙自調(diào)裝置。 盤式制動(dòng)器強(qiáng)度校核 摩擦襯片的磨損特性的計(jì)算 摩擦襯 片 的磨損，與摩擦副的材質(zhì)、表面加工情況、溫度、壓力以及相對(duì)滑磨速度等多種因素有關(guān)，因此在理論上要精確計(jì)算磨損性能是困 難的。但試驗(yàn)表明，摩擦表面的溫度、壓力、摩擦系數(shù)和表面狀態(tài)等是影響磨損的重要因素。 汽車的制動(dòng)過(guò)程是將其機(jī)械能 (動(dòng)能、勢(shì)能 )的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷纳⒌倪^(guò)程。在制動(dòng)強(qiáng)度很大的緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了耗散汽車全部動(dòng)力的任務(wù)。此時(shí)由于在短時(shí)間內(nèi)熱量來(lái)不及逸散到大氣中，致使制動(dòng)器溫度升高。此即所謂制動(dòng)器的能量負(fù)荷。能量負(fù)荷愈大，則襯塊的磨損愈嚴(yán)重。 制動(dòng)器的能量負(fù)荷常以其比能量耗散率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。比能量耗散率又稱為單位功負(fù)荷或能量負(fù)荷，它表示單位摩擦面積在單位時(shí)間內(nèi)耗散的能量 [9]，其單位為 W／ mm2。 雙軸汽車的單個(gè)前輪制動(dòng)器和單個(gè)后輪制動(dòng)器的比能量耗散率分別為 ： ??122211 2 )(21 tA vvme a ?? （ 3— 1） )1(2 )(21 222212 ?? ??? tA vvme a （ 3— 2） jvvt 21?? （ 3— 3） 式中 ： δ— 汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； ma— 汽車總質(zhì)量； v1， v2— 汽車制動(dòng)初速度黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 與終速度， m／ s；計(jì)算時(shí) 輕型載貨汽車 取 v1=95km/h； j— 制動(dòng)減速度， m／ s2，計(jì)算時(shí)取 j=； t— 制動(dòng)時(shí)間， s； A1， A2— 前、后制動(dòng)器襯塊的摩擦面積； β— 制動(dòng)力分配系數(shù)。 在緊急制動(dòng)到 v2=0 時(shí)，并可近似地認(rèn)為 δ =1，則有 ： ?1211 221 tAvme a? （ 3— 4） )1(221 2212 ??? tAvme a （ 3— 5） 將 v2=0， δ=1 ， ma =3005kg， v1 =， A1 =120cm2， β =。 代入式（ 3— 3） 可求得 t=；代入式（ 3— 4）則可求得 e1= W／ mm2＜ ／ mm2。 、輕型貨 車盤式制動(dòng)器的比能量耗散率應(yīng)不大于 ／ mm2。比能量耗散率過(guò)高，不僅會(huì)加速制動(dòng)襯片 (襯塊 )的磨損，而且可能引起制動(dòng)盤的龜裂。 經(jīng)校核 A1=120cm2符合要求 。 盤式制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩的計(jì)算 如圖 3— 1 所示為汽車在水平路面上制動(dòng)時(shí)的受力情況 ： 圖 3— 1 制動(dòng)時(shí)的汽車受力 圖 根據(jù)圖 3— 1 給出的汽車制動(dòng)時(shí)的整車受力情況，并對(duì)后軸車輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為 ： ghdtdumGLLZ ?? 21 （ 3— 6） 對(duì)前軸車輪的接地點(diǎn)取力矩，得平衡式為 ： ghdtdumGLLZ ?? 12 （ 3— 7） 式中： Z1— 汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)前軸車輪的法向反力， N； Z2— 汽車制動(dòng)時(shí)水平地面對(duì)后軸車輪的法向反力 ， N； L— 汽車軸距， mm； L1— 汽車質(zhì)心離前軸距離，mm； L2— 汽車質(zhì)心離后軸距離， mm； gh — 汽車質(zhì)心高度， mm； G— 汽車黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 所受重力 ， N； m— 汽車質(zhì)量， ㎏ ；dtdu— 汽車制動(dòng)減速度， m／ s2。 若在附著系數(shù)為 ? 的路面上制動(dòng)，前、后輪均抱死，此時(shí)汽車總的地面制動(dòng)力? ?21 BBB FFF ?? 于汽車前、后軸車輪的總的附著力 ? ?21 ??? FFF ?? dtdumGFF B ??? ?? （